Пути совершенствования систем охлаждения сухих взрывозащищенных трансформаторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

УДК 621.313

Пути совершенствования систем охлаждения сухих взрывозащищенных трансформаторов

Сорока Е.А. ст. научный сотрудник, Е.Б. Ковалёв, д.т.н., профессор

Одним из главных элементов системы электроснабжения добычных участков угольных шахт являются рудничные передвижные трансформаторы и комплектные трансформаторные подстанции (КТП), первое поколение которых (с обеспечением взрывозащиты при помощи твердого заполнителя оболочки трансформатора - кварцевого песка) было разработано и внедрено в эксплуатацию в шестидесятых годах прошлого столетия.

Следующим этапом в развитии рудничного трансформаторостроения было разработка и внедрение нового поколения взрывозащищенных трансформаторов (как отдельного изделия, так и сборочной единицы в составе КТП) естественного воздушного охлаждения мощностью 100, 160, 250, 400 и 630 кВ·А, где теплопередача от активной части на оболочку осуществляется посредством конвективного теплообмена (рисунок 1).

Рисунок 1 - Взрывозащищенная сухая трансформаторная подстанция типа ТСШВП-400/6

Такая система охлаждения сухого взрывозащищенного трансформатора (ТСВ) предопределяет тяжелый тепловой режим его активной части, что приводит к повышению рабочей температуры обмотки и магнитопровода и к необходимости применять дорогостоящую кремнийорганическую изоляцию классов нагревостойкости Н и 200 по ГОСТ 8865-93.

Важнейшим элементом системы охлаждения трансформаторов типа ТСВ является оребренно-гофрированная взрывонепроницаемая оболочка (рис. 1), температура которой является функцией потерь, выделяемых элементами активной части, а также интенсивности конвективного теплообмена внутри нее и внешней теплоотдачи посредством конвекции и излучения. Особенностью нагревания такого трансформатора является то, что его оболочка служит своеобразным теплообменником, воспринимающим тепловые потоки от обмоток и магнитопровода за счет естественной конвекции внутреннего воздуха и передающим тепло окружающей оболочку среде. Вследствие этого оболочка нагревается до определенного превышения ее температуры над температурой окружающей среды И_об, значение которого может существенно изменяться вдоль одной или двух координат (одно- и двухмерное температурное поле), что в значительной степени определяется ее конструкцией, то есть конструкцией системы охлаждения.

По результатам экспериментально-теоретических исследований данной системы охлаждения [1] была проведена модернизация оребренно-гофрированной оболочки трансформаторов мощностью 400 и 630 кВ·А с улучшением массогабаритных характеристик и увеличенным коэффициентом теплоотдачи (КТО), имеющим первостепенное значение в повышении интенсивности охлаждения трансформатора. Так, например, для оболочки трансформатора 630 кВ·А было достигнуто увеличение КТО ее внешней поверхности до б = 28 Вт/(м²·°С), что больше значения КТО оболочки овального профиля в 2,84 раза. Образец трансформатора с усовершенствованной по теплоотдаче оболочкой (с наклонными гофрами), являющегося основной сборочной единицей КТП типов 2ТСВП-630/6 и КТПВ-630/6, показан на рисунке 2.

Рисунок 2 - Общий вид взрывозащищенного трансформатора типа 2ТСВ-630/6

Для интенсификации охлаждения трансформаторов мощностью 1000 и 1250 кВ·А применена система охлаждения с трубами [2], вертикально установленными с боковых сторон оболочки в плоскостях, параллельных ее продольной оси. Анализ показал, что среднее превышение температуры обмоток ВН и НН приближаются к предельному значению (150°С), не превышая его; максимальная температура обмотки НН несколько превышает нормируемую по ГОСТ 8865-93 [3]. Заметим, что в повторно-кратковременном режиме работы при продолжительности включения ПВ = 60 % превышение температуры КТПВ-1000/6 составляет: И_ВНср = 112,6°С; И_ННmax = 154°С. Данное обстоятельство указывает на необходимость совершенствования системы естественного охлаждения с трубами.

Ко второму направлению в развитии рудничного трансформаторостроения можно отнести работы по созданию трансформаторов с принудительным охлаждением, обеспечивающим повышение их номинальной мощности до 1600 кВ·А и выше, а также улучшение на 30…35% массогабаритных характеристик подстанций серии КТПВ [3].

К третьему направлению в совершенствовании систем охлаждения трансформаторов типа ТСВ можно отнести работы с применением испарительно-конденсационных устройств - тепловых труб (ТТ), которые позволяют решить проблему эффективности охлаждения и надежного обеспечения требуемых температурных режимов. Разработанная в УкрНИИВЭ высокоэффективная испарительно-конденсационная система охлаждения с применением ТТ позволяет повысить эффективность охлаждения сухих трансформаторов, в результате чего [4]:

- снижается максимальная температура элементов активной части;

- уменьшаются температурные перепады ДИ_обм;

- снижается как среднее превышение температуры обмоток, так и разность между И_ННmax и И_ННср.

При решении вопроса о выборе системы охлаждения необходимо учитывать не только ее эффективность, но и возможность ее реализации в конструкции трансформаторов, а также параметры надежности.

трансформатор электроснабжение испарительный конденсаторный

Перечень ссылок

1. Сорока Е.А. Совершенствование оболочки рудничных взрывозащищенных трансформаторов и трансформаторных подстанций мощностью 400 и 630 кВ·А // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб. науч. тр. УкрНИИВЭ. - Донецк, 1999. - С. 147-160.

2. Взрывонепроницаемая оболочка для рудничных сухих трансформаторов: А.с. 1403114 (СССР), МКИ Н 01F 27/08/ А.И.Плетнев, М.А.Нагорный, В.М.Грушко, В.Н.Колчак и др. (СССР). - № 4000178/24-07; Заявл. 02.01.86; Опубл. 15.06.88; Бюл. № 22.

3. Сорока Е.А., Чернов И.Я., Грушко В.М., Доронкин В.В., Руденко Т.В. Анализ и аспекты совершенствования систем охлаждения взрывозащищенных трансформаторов и подстанций // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб. науч. тр. УкрНИИВЭ. - Донецк: УкрНИИВЭ, 2007. - С. 49-70.

4. Сухой трансформатор; А.с. 760207 (СССР), МКИ Н 01F 27/18/ А.А.Гусев, А.И.Кубрак, Э.П.Михайленко, А.И.Плетнев, Е.В.Стельмах, Е.А.Сорока (СССР). - № 2611231/2407; Заявл. 03.05.81; Опубл. 30.08.82, Бюл. № 32.

Размещено на Allbest.ru